\section{光的折射}\label{sec:1-5}

在第一节里已经说过，光从一种物质进入另一种物质，它的传播方向通常会改变。
这种现象叫做光的\textbf{折射}。现在用实验来研究光的折射。

\begin{wrapfigure}[13]{r}{7cm}
    \centering
    %\includegraphics[width=7cm]{../pic/czwl2-ch1-18}
    \input{../pic/czwl2-ch1-18}
    \caption{光的折射}\label{fig:1-18}
\end{wrapfigure}

让一束光从空气斜着射向水面，我们会看到，除了有一部分光反射回空气，改变了传播方向以外，
还有一部分光进入水中，也改变了传播方向（图 \ref{fig:1-18}）\footnotemark。
\footnotetext{注：原书的图模糊不清，我使用 tikz 绘制了一个图片。} % 原书图片 保存为 pic 目录下的 czwl2-ch1-18.old.png

在图 \ref{fig:1-18} 里，法线是直线 $NN'$，入射角是 $\angle AON$。
折射光线 $OB$ 跟法线的夹角 $\angle BON'$ 叫做\textbf{折射角}。

在上面的实验里，如果增大或减小入射角，折射角就随着增大或减小。
但是，只要光是从空气斜射入水里，就会发生折射，并且折射角总小于入射角。

当光从水斜射入空气里的时候，也发生折射，例如光沿图 \ref{fig:1-18} 里 $BO$ 的方向从水里射到分界面上，
它就沿着 $OA$ 的方向折射。这时候折射角大于入射角。

不论光是从空气射入水里， 还是从水射入空气里，如果光是沿着法线方向入射的，通过分界面以后，
光的传播方向不改变。

从实验还可以看出，折射光线总是跟入射光线和法线在同一平面上。

如果换用别的透明物质代替水来做上而的实验，可以得到同样的结果，因此我们得到下面的结论：

\textbf{折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居在法线的两侧}。

\textbf{%
光从空气斜射入水或别的透明物质里时，折射角小于入射角；
光从水或别的透明物质斜射入空气里时，折射角大于入射角}。

在日常生活中，可以看到许多光的折射现象。
例如，插入水中的筷子，水里的部分，从水面上斜着看起来向上折了（图 \ref{fig:1-19}），就是由于光的折射的缘故。
从筷子下端 $B$ 点射出的光由水中进入空气中时，在水面处发生折射，远离法线，折射光射入眼里，
人的视觉就觉得折射光是从它的反方向延长线的 $B'$ 点发出的，$B'$ 就是 $B$ 的像。
筷子浸在水中的一段 $AB$ 上其他各点情形也是这样。因此我们就觉得整个 $AB$ 段向上折了。

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \begin{minipage}{7cm}
    \centering
    \includegraphics[width=7cm]{../pic/czwl2-ch1-19}
    \caption{插入水中的筷子变得向上弯折}\label{fig:1-19}
    \end{minipage}
    \qquad
    \begin{minipage}{7cm}
    \centering
    \includegraphics[width=4cm]{../pic/czwl2-ch1-20}
    \caption{}\label{fig:1-20}
    \end{minipage}
\end{figure}


\section*{小实验}

在空的茶杯里放一枚分币，移动怀子，使眼睛刚刚看不到分币（图 \ref{fig:1-20}）。
保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水。随着水面的升高，你会看到什么现象？
根据光的折射知识，对你的实验作出解释。


